ＥＵＶリソグラフィ用反射光学素子
特にＥＵＶリソグラフィ装置用の応力低減型反射光学素子を構成する軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用の反射光学素子であり、前記反射光学素子は、基板（２）上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料（４１，４２）からなる第１の多層膜系（４）を備え、該多層膜系が前記基板（２）に層応力を及ぼし、前記基板（２）上に周期的に交互の少なくとも２つの材料（６１，６２）からなる第２の多層膜系（６）を備え、該多層膜系が前記第１の多層膜系（４）と前記基板（２）との間に配置され、前記基板（２）に反対方向の層応力を及ぼし、前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料の第１の材料（６１）が、前記第２の多層膜系（６）の少なくとも１つの他の材料（６２）の１ｎｍまでの厚さの層によって、前記第１の材料（６１）がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されている。第２の実施例では、前記第２の多層膜系（６）の一つの材料はニッケル又はニッケル合金である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、場合により、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成された反射光学素子に関する。更に、本発明は、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用の投影系、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶ装置用の照明系、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用のビーム成形系、及び少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶリソグラフィ装置においては、フォトマスクやミラーなどの極端紫外線（ＥＵＶ）又は軟Ｘ線波長域（例えば約５ｎｍ〜２０ｎｍの波長）用の反射光学素子が半導体コンポーネントのリソグラフィ処理に使用されている。ＥＵＶリソグラフィ装置は通常複数の反射光学素子を有するため、十分な総合反射率を保障するためにそれらは最高級の反射率を有するものとしなければならない。複数の反射光学素子は通常ＥＵＶリソグラフィ装置内に直列に配置されるため、各反射光学素子の僅かな反射率の悪化がＥＵＶリソグラフィ装置の総合反射率に大きな影響を与えることになる。
【０００３】
ＥＵＶ及び軟Ｘ線波長域用の反射光学素子は通常多層膜の形の高反射性コーティングを備える。これらのコーティングは、作業波長で高い屈折率実数部を有する材料の層（スペーサ層とも称される）と低い屈折率実数部を有する材料の層（吸収層とも称される）が交互に塗布されたものであり、１つの吸収層−スペーサ層対が１つの積層体又は１つの周期を形成する。これは本質的には結晶を模造し、その格子面は吸収層に相当し、この面でブラッグ反射が生じる。個々の層並びにそれぞれの積層体の厚さは多層膜系全体に亘って一定にすることができ、また達成すべき反射プロフィールに応じて変化させることもできる。
【０００４】
早ければコーティングプロセス中に、多層膜系内の応力が増加し、下側の基板に影響を及ぼし、基板を変形して対応する反射光学素子上の光学的決像が相当程度妨害され得る。応力のタイプは特に積層体又は周期内のスペーサ層及び吸収層として使用される材料及びその厚さの比に依存する。通常、高反射性の多層膜系と基板との間に、反射多層膜系により及ばされる膜応力と反対方向の膜応力を有する挿入コーティングが設けられ、このコーティングも異なる材料の交互層からなる多層膜系として形成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高反射性コーティングから生じる応力を低減し得る軟Ｘ線及び極端紫外線波長域の作業波長用の反射光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成され、前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料の第１の材料（６１）が、前記第２の多層膜系（６）の少なくとも１つの他の材料（６２）の１ｎｍまでの厚さの層によって、前記第１の材料（６１）がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されている反射光学素子によって、達成される。
【０００７】
使用する層の材料及びコーティング方法により決まる一定の層厚から出発すると、問題の層は結晶化し始めることが周知である。層厚が増加するにつれて、層全体が結晶質状態になる程度まで結晶成長する。これは各層の表面の微小粗さの増加を生じ、その上の層へも続き得る。本発明では、第２の多層膜系の第１の材料として、第１の多層膜系により及ぼされる膜応力と反対の膜応力を基本的に達成できる材料を選択し、この材料内に、いわば停止層として、一以上の材料の層を、第１の材料が（最大１０ｅＶまでの通常のエネルギーの層形成粒子を用いる）スパッタリング又は電子ビーム蒸着などの標準のコーティング方法で塗布される際に、この材料ができるだけアモルファス状態で存在するような間隔又は第１の材料の層の十分に低い微小粗さがＥＵＶリソグラフィに対して維持される低い結晶子含有量を有するような間隔で挿入することを提案する。特に、４０ｅＶ又はそれをはるかに上回る高エネルギーの層形成粒子を用いるレーザパルスコーティング方法などの費用のかかる特別なコーティング方法を使用する必要はない。
【０００８】
好ましくは、ＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さは０．２５ｎｍまで、特に好ましくは０．２０ｎｍまでとすることができる。ＲＭＳ粗さは、平均領域に対する表面上の測定点の偏差の二乗の平均から計算される（ここで平均領域は平均領域に関する偏差の和が最小になるように表面内に位置する）。特に、ＥＵＶリソグラフィ用の光学素子に対しては、０．１μｍ〜２００μｍの空間波長域における粗さがこれらの光学素子の光学特性への悪影響を避けるために特に重要である。
【０００９】
第２の多層膜系の少なくとも２つの材料は周期的に交互に配置し、第２の多層膜系の１つの周期の全厚に対する第２の多層膜系の１つの周期内の第１の材料の層の厚さの比Ｇを０．８０より大きくするのが有利である。これらの手段によって、第２の多層膜系によって発生される応力が主として第１の材料によって決まり、薄い層が第１の材料の結晶成長を阻止するように作用することが達成される。
【００１０】
好適実施例では、第１の材料はモリブデン、ニッケル及びニッケル合金からなる群から選ばれる。好適なニッケル合金は、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン、ニッケル−シリコン−ホウ素又はニッケル−バナジウムである。これらの材料は通常ＥＵＶ又は軟Ｘ線波長域の波長用に使用されるので、反射多層膜系により生じる膜応力を補償するために特に適している。
【００１１】
他の好適な実施例では、薄い層の材料は、炭化ホウ素、炭素、炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン、クロム及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる。これらの材料は薄い層として塗布するのに特に適している。
【００１２】
好ましくは、少なくとも一つの他の材料の薄い層の厚さは、膜応力への影響をできるだけ小さく維持するために０．８ｎｍ未満である。この厚さは、第１の材料のローカルドーピングといえるような低い値に減少させることができる。
【００１３】
更に、前記目的は、軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成され、前記第２の多層膜系の材料の一つがニッケル又はニッケル合金であり、前記第２の多層膜系の１周期の全厚に対する前記第２の多層膜系の１周期内のニッケル又はニッケル合金層の全厚の比Ｇが少なくとも０．２５である反射光学素子によって、達成される。
【００１４】
ニッケル及びニッケル合金は、ＥＵＶ域の波長に対して最適化される反射多層膜系によって発生される膜応力を補償するのに特に適している。特に、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン、ニッケル−シリコン−ホウ素又はニッケル−バナジウムが好適である。
【００１５】
好適実施例では、第２の多層膜系は、ニッケル又はニッケル合金の層及び第１の多層膜系の作業波長で屈折率の異なる実数部を有する材料の少なくとも２つの層の周期からなる。第１の多層膜系の材料を第２の多層膜系にも使用することによって全体のコーティング方法を簡単化することができる。
【００１６】
他の好適実施例では、第２の多層膜系は、良好な応力補償を達成するために、２つの交互層に配置された２つの材料のうち一つはニッケル合金の層である２つの層の周期と、第３の材料の層とからなる。
【００１７】
良好な応力補償のためには、ニッケル又はニッケル合金の第１の層と他の金属の第２の層の周期で第２の多層膜系を構成するのが有利であることが確かめられた。
【００１８】
有利には、第２の多層膜系の少なくとも一つの他の材料は、モリブデン、シリコン、炭素、窒化シリコン、クロム及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選ばれる。これらの材料は、ＥＵＶ又は軟Ｘ線波長域の波長用に好適な第１の多層膜系の膜応力を補償するためにニッケル又はニッケル合金と組み合わせると特に好適であることが確かめられた。
【００１９】
更に、前記目的は、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用の投影系によって、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶ装置用の照明系によって、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用のビーム成形系によって、及び少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置によって、達成される。有利な実施形態は従属請求項に見られる。
【００２０】
本発明を好適な模範的実施例について以下に詳細にする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＥＵＶリソグラフィ装置の一実施例を概略的に示す。
【図２】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図３】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図４】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図５】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図６】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１はＥＵＶリソグラフィ装置１００を概略的に示す。その重要コンポーネントはビーム成形系１１０、照明系１２０、フォトマスク１３０及び投影系１４０である。
【００２３】
例えば、プラズマ源が、またシンクロトロンでさえも、放射源１１１として機能することができる。５ｎｍ〜１２ｎｍの波長域に対しては、特にＸ線レーザ（Ｘ−ＦＥＬ）も放射源として適切である。放射された放射は最初に集光ミラー１１２で収束される。更に、入射角を変化させて動作波長を取り出すためにモノクロメータ１３が使用される。上述の波長域では、集光ミラー１１２及びモノクロメータ１１３は、作業波長の放射の反射を達成するために作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる多層膜系を有する反射光学素子として通常形成される。集光ミラーは収束又はコリメーティング作用を達成するために通常皿型の反射光学素子である。集光ミラー１１２もモノクロメータ１１３も以下に詳細に説明されるように応力低減型の反射光学素子として形成される。放射源の選択及び集光ミラーの構造に応じてモノクロメータは省略することもできる。
【００２４】
ビーム成形系１１０内で波長及び空間分布に関して処理された動作ビームは照明系１２０に供給される。ＥＵＶリソグラフィ装置１００の変形例では、ビーム成形系１１０は照明系１２０内に組み込むこともできる。図１に示す例では、照明系１２０は２つの応力低減型反射光学素子として設計された２つのミラー１２１，１２２を有する。ミラー１２１，１２２はビームをウェハ１５０に結像すべき構造を有するフォトマスク１３０に方向づける。フォトマスク１３０もＥＵＶ及び何Ｘ線波長域に対して反射光学素子であり、製造プロセスに応じて交換される。投影系１４０はフォトマスク１３０により反射されたビームをウェハ１５０上に投影し、フォトマスクの構造をウェハ上に結像するために使用される。図に示す例では、投影系１４０は２つのミラー１４１，１４２を有し、これらのミラーも本例では応力低減型反射光学素子とすることができる。投影系１４０及び照明系１２０はたった１つのミラー又は３つ、４つ及び５つ以上のミラーを有することもできる。
【００２５】
図１に示す例では、すべてのミラー１２１，１２２，１４１，１４２が、以下に詳細に説明するように、応力低減型反射光学素子である。必要に応じ、フォトマスク１３０も応力低減型反射光学素子とすることができる。たった１つ又は複数の反射光学素子を応力低減型反射光学素子とすることができることに注意されたい。特に投影系において良好な決像特性が重要であるため、応力低減型反射光学素子は投影系１４０内に配置するのが好ましい。
【００２６】
図２〜図６は、特にＥＵＶリソグラフィ装置の、例えば投影系又は照明系のミラーとして、又はフォトマスク、集光ミラー又はモノクロメータとしても使用される、極端紫外線及び軟Ｘ線波長域用の様々な応力低減反射光学素子を例示的に図式的にのみ示している。ここに示されるすべての例では、反射光学素子１は多層膜系４及び基板２を備える。
【００２７】
多層膜系４は本質的に多数の反復積層体又は周期４０からなる。多数の反復の結果として特に作業周波数で十分高い反射をもたらす周期４０の基本層４１,４２は、屈折率の低い実数部を有する材料の所謂吸収層４１及び屈折率の高い実数部を有する材料の所謂スペーサ層４２である。これは本質的には結晶を模造し、吸収層４１が各スペーサ層によって決まる相互間隔を有する結晶内の格子面に相当し、これらの格子面で入射ＥＵＶ又は軟Ｘ線放射の反射が起こる。これらの層の厚さは、反射光学素子の高い反射率を達成するために各吸収層４１で反射される放射が所定の作業周波数で積極的に干渉するように選択される。個別層４１，４２の厚さ並びに反復積層体４０の厚さは多層膜系の全体に亘って一定にすることができ、また達成すべき反射プロフィールに応じて変化させることもできる。特に、多層膜系は所定の波長に対して最適化し、その波長で最大反射率及び／又は反射帯域幅が最適化されてない多層膜系より大きくなるようにすることができる。それぞれの反射光学素子１は例えばＥＵＶリソグラフィにおいてこの所定の周波数に対して使用され、それゆえ、それぞれの反射素子１が最適化されるこの所定の波長は作業波長とも称される。
【００２８】
汚染などの外部妨害から保護する保護層３が図示の例では多層膜系４上に更に塗布され、この層はいくつかの異なる材料層からなるものとすることができる。更に、ここには示されていないが、多層膜系４の熱力学的及び熱的安定性を高める中間層を吸収層及びスペーサ層の間に拡散障壁層として設けることもできる。
【００２９】
図２〜図６に示す反射光学素子のすべての実施例は高反射性の第１の多層膜系４と基板２との間に第２の多層膜系６を含み、この多層膜系６は基板２上の第１の多層膜系４により生じる膜応力をできるだけ補償するように作用する。第２の多層膜系６は、図示の例では、交互層の周期６０として構成される。
【００３０】
明瞭のために、ここで説明する例では極めて少数の周期４０，６０のみが示されている。第１の多層膜系４の周期４０の数はその都度、特に第１の多層膜系４の所望の光学的特性に依存して決定される。第２の多層膜系６の周期６０の数は、特に補償すべき第１の多層膜系４の膜応力に依存して決定される。
【００３１】
図２に示す実施例では、反射光学素子１は複数の周期６０を有し、各周期は２つの材料６１，６２からなる。ここでは、第１の材料の層６１がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されるように、第１の材料の層６１は１ｎｍまでの厚さ、好ましくは０．３ｎｍ〜０．８ｎｍの厚さを有する層６２で遮断される。特に、第１の材料の層６１の厚さは、１周期６０の全厚に対する第１材料の層６１の全厚の比Ｇが０．８０より大きくなるように選択される。図２に示す実施例における層６１の好適な材料は、例えばモリブデン、ニッケル又はニッケル合金である。図２に示す実施例における層６２の好適材料は、例えば炭化ホウ素、炭素、炭化シリコン、シリコン、クロム又はそれらの組み合わせである。
【００３２】
例えば、第１の多層膜系がスペーサ層４２としてのシリコン層と吸収層４１としてのモリブデン層の交互層で構成され、例えば１２ｎｍ〜１４ｎｍにおける高い反射率に適するように、４ｎｍのシリコン、拡散障壁層としての０．５ｎｍの炭素及び２．４ｎｍのモリブデンからなる周期を５０回含む構造である場合には、その膜応力は、例えば等に次の第２の多層膜系６０によって補償することができる。
【００３３】
第２の多層膜系６の第１の材料としてモリブデンを主成分とする第１の例では、周期６０は２．１ｎｍのモリブデン層と０．５ｎｍの炭化ホウ素層を含み、この場合には１９０の周期が必要とされる。
【００３４】
第２の多層膜系６の第１の材料としてモリブデンを主成分とする第２の例では、周期６０は２．１ｎｍのモリブデン層と０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には１７０の周期が必要とされる。
【００３５】
炭化ホウ素及び炭素に加えて、例えばシリコン、クロム、炭化シリコン及び窒化シリコンも、モリブデン層がアモルファス状態で存在するような間隔で２つのモリブデン層間に停止層として配置される層の材料として適している。モリブデン層の代わりにニッケル層又はニッケル合金の層を設けることもできる。
【００３６】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル−バナジウムを主成分とする他の例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層と０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には８５の周期が必要とされる。この例の変形例として、ニッケル−バナジウムの代わりにニッケル−シリコン−ホウ素を、炭素の代わりにクロムを設けることもできる。
【００３７】
炭素の代わりに、例えばシリコン、クロム、窒化シリコン、炭化シリコン又は炭化ホウ素の薄い層を、ニッケル又はニッケル合金、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン、ニッケル−シリコン−ホウ素又はニッケル−バナジウムを主成分とする厚い層の間に、これらの厚い層がアモルファス状態で存在するような間隔で配置することもできる。特に、ニッケル−バナジウムは、３．５ｎｍ以上の層でもアモルファス状態で存在し得る利点を有する。第１の多層膜系の膜応力は、例えば周期６０が３．５ｎｍ〜１０ｎｍの厚さのニッケル−バナジウム層と０．５ｎｍ〜２ｎｍの厚さの炭化ホウ素又は炭化シリコン層を含む第２の多層膜系６によって補償することもでき、この場合には炭化ホウ素層に対して１００〜３５０周期が必要とされ、炭化シリコン層に対して１００〜３００周期が必要とされる。他のニッケル合金又はニッケルももっと大きな層厚においてアモルファス状態で存在し得る。
【００３８】
停止層として機能する層６２の厚さももっと薄くすることができることに留意されたい。しかしながら、コーティングプロセス中に層厚を制御するために、厚さが少なくとも０．３ｎｍ〜０．４ｎｍである場合には、作業波長域内の反射放射を用いることによって実際の層厚を良い精度で決定することができるようにするのが有利である。上述の例においても、以下の例においても、層６１のために、ニッケル−バナジウムの代わりに他のニッケル又はニッケル合金、特にニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン又はニッケル−シリコン−ホウ素を使用することができる。
【００３９】
反射光学素子１の図３に示す実施例では、層６１の材料はニッケル又はニッケル合金であり、その厚さは周期６０の厚さに対するその厚さの比Ｇが０．２５〜０．７になるように選択される。
【００４０】
第１の多層膜系４の上述の例を基礎とする場合、その膜応力は、例えば特に以下の第２の多層膜系６によって補償することができる。
【００４１】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル−バナジウムを基礎とする第１の例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層と２．７ｎｍのシリコン層を含み、この場合には４８周期が必要とされる。
【００４２】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル−バナジウムを基礎とする第２の例では、周期６０は０．５ｎｍ〜４ｎｍのニッケル−バナジウム層と０．５ｎｍ〜４ｎｍのモリブデン層を含み、この場合には４０〜８０周期が必要とされる。層厚は比Ｇが０．６〜０．６７になるように選択される。
【００４３】
これらの２つの例の変更例として、第２の多層膜系６のために特に好適な材料の組み合わせはニッケル−シリコン層とモリブデン層、ニッケル−ホウ素層とモリブデン層、ニッケル−モリブデン層とシリコン層又はニッケル−シリコン−ホウ素層とクロム層含む複数の周期である。
【００４４】
図３に示す実施例の変更例が図４に示されている。ここでは、第２の多層膜系６において、中間層６３が第２の多層膜系６のすべての層６１，６２の間に配置される。他の実施例では、これらの中間層はもっぱら吸収層からスペーサ層への界面又はスペーサ層から吸収層への界面に配置することができる。中間層６３は、反射光学素子１が軟Ｘ線又はＥＵＶ放射で照射される動作時に周期６０の圧縮を制限するので、投影系より熱負荷が高いＥＵＶリソグラフィ装置のビーム形成系又は照明系のミラーに対して特に有益である。中間層６３は拡散障壁として層６１，６２の過剰な混合も阻止し得る。全体として、中間層６３は多層膜系内の実際の層厚の良好な制御を可能にする。中間層６３は別のコーティングステップで塗布することができる。適切なイオンによるイオンビームを用いる場合には、中間層は、例えば研磨プロセス中に吸収層又はスペーサ層の後処理と同時に挿入することもできる。
【００４５】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル又はニッケル合金を主成分とする多くの例のうちの一つの例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層、２．１ｎｍのシリコン層及び中間層としての０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には上述の多層膜系４の膜応力を補償するために６５の周期が必要とされる。
【００４６】
図５は反射光学素子１の他の模範的な実施例を示す。ここに示す例では、周期６０はニッケル又はニッケル合金の層６１及び第１の多層膜系４の作業波長で屈折率の異なる実数部を有する材料の少なくとも２つの層６４，６５からなる。ここに示す例では、層６４は吸収層４１の材料からなり、層６５はスペーサ層４２の材料からなる。更に、中間層６３は層６１とそう６４又は６５との間に配置される。
【００４７】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル又はニッケル合金を主成分とする多くの例のうちの一つの例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層、０．５ｎｍの炭素層、２．１ｎｍのモリブデン層、０．５ｎｍ〜４ｎｍのシリコン層及び０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には上述の多層膜系４の膜応力を補償するために、シリコン層の厚さに応じて８０〜１１０の周期が必要とされる。変形例では、特に炭素を窒化シリコンと置き換えることもできる。
【００４８】
図６は反射光学素子１の他の模範的な実施例を示す。ここに示す例では、第２の多層膜系６の周期６０はニッケル又はニッケル合金層６１及び異なる材料の層６７の周期６８と第３の材料の層６６とからなる。
【００４９】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル又はニッケル合金を主成分とする多くの例のうちの一つの例では、周期６０は０．５ｎｍのニッケル−バナジウム層及び０．５ｎｍのシリコン層からなる５つの周期６８と２．１ｎｍのモリブデン層を含み、この例では上述の多層膜系４の膜応力を補償するために１９０の周期が必要とされる。
【００５０】
ここに示す例では、特に、モリブデン含有層及びニッケル含有層従来のマグネトロンスパッタリングによって塗布した。２．１ｎｍのモリブデン層及び２．７ｎｍ以上のニッケル−バナジウム層はアモルファス状態で存在した。僅かに厚い層厚も依然として十分にアモルファスな層をもたらし、選択可能である。
【００５１】
上述の例では、ニッケル−バナジウムの代わりに、ニッケル又は他のニッケル合金、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン又はニッケル−シリコン−ホウ素を使用することができることに注意されたい。これらのニッケル化合物も厚めの層厚にてアモルファス状態で存在する。
【００５２】
所望の反射光学素子、特に第１の反射多層膜系４の各膜応力に応じて、第２の応力補償用多層膜系の材料及び層厚を最良の応力補償が得られるように変化させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 反射光学素子
２ 基板
３ 保護層
４ 第１の多層膜系
４０ 周期
４１ 吸収層
４２ スペーサ層
６ 第２の多層膜系
６０ 周期
６１−６７ 第２の多層膜系の層
１００ ＥＵＶリソグラフィ装置
１１０ ビーム成形系
１１１ 放射源
１１２ 集光ミラー
１１３ モノクロメータ
１２０ 照明系
１２１，１２２ ミラー
１３０ フォトマスク
１４０ 投影系
１４１，１４２ ミラー
１５０ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、場合により、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成された反射光学素子に関する。更に、本発明は、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用の投影系、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶ装置用の照明系、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用のビーム成形系、及び少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶリソグラフィ装置においては、フォトマスクやミラーなどの極端紫外線（ＥＵＶ）又は軟Ｘ線波長域（例えば約５ｎｍ〜２０ｎｍの波長）用の反射光学素子が半導体コンポーネントのリソグラフィ処理に使用されている。ＥＵＶリソグラフィ装置は通常複数の反射光学素子を有するため、十分な総合反射率を保障するためにそれらは最高級の反射率を有するものとしなければならない。複数の反射光学素子は通常ＥＵＶリソグラフィ装置内に直列に配置されるため、各反射光学素子の僅かな反射率の悪化がＥＵＶリソグラフィ装置の総合反射率に大きな影響を与えることになる。
【０００３】
ＥＵＶ及び軟Ｘ線波長域用の反射光学素子は通常多層膜の形の高反射性コーティングを備える。これらのコーティングは、作業波長で高い屈折率実数部を有する材料の層（スペーサ層とも称される）と低い屈折率実数部を有する材料の層（吸収層とも称される）が交互に塗布されたものであり、１つの吸収層−スペーサ層対が１つの積層体又は１つの周期を形成する。これは本質的には結晶を模造し、その格子面は吸収層に相当し、この面でブラッグ反射が生じる。個々の層並びにそれぞれの積層体の厚さは多層膜系全体に亘って一定にすることができ、また達成すべき反射プロフィールに応じて変化させることもできる。
【０００４】
早ければコーティングプロセス中に、多層膜系内の応力が増加し、下側の基板に影響を及ぼし、基板を変形して対応する反射光学素子上の光学的決像が相当程度妨害され得る。応力のタイプは特に積層体又は周期内のスペーサ層及び吸収層として使用される材料及びその厚さの比に依存する。通常、高反射性の多層膜系と基板との間に、反射多層膜系により及ばされる膜応力と反対方向の膜応力を有する挿入コーティングが設けられ、このコーティングも異なる材料の交互層からなる多層膜系として形成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高反射性コーティングから生じる応力を低減し得る軟Ｘ線及び極端紫外線波長域の作業波長用の反射光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成され、前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料の第１の材料（６１）が、前記第２の多層膜系（６）の少なくとも１つの他の材料（６２）の１ｎｍまでの厚さの層によって、前記第１の材料（６１）がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されている反射光学素子によって、達成される。
【０００７】
使用する層の材料及びコーティング方法により決まる一定の層厚から出発すると、問題の層は結晶化し始めることが周知である。層厚が増加するにつれて、層全体が結晶質状態になる程度まで結晶成長する。これは各層の表面の微小粗さの増加を生じ、その上の層へも続き得る。本発明では、第２の多層膜系の第１の材料として、第１の多層膜系により及ぼされる膜応力と反対の膜応力を基本的に達成できる材料を選択し、この材料内に、いわば停止層として、一以上の材料の層を、第１の材料が（最大１０ｅＶまでの通常のエネルギーの層形成粒子を用いる）スパッタリング又は電子ビーム蒸着などの標準のコーティング方法で塗布される際に、この材料ができるだけアモルファス状態で存在するような間隔又は第１の材料の層の十分に低い微小粗さがＥＵＶリソグラフィに対して維持される低い結晶子含有量を有するような間隔で挿入することを提案する。特に、４０ｅＶ又はそれをはるかに上回る高エネルギーの層形成粒子を用いるレーザパルスコーティング方法などの費用のかかる特別なコーティング方法を使用する必要はない。
【０００８】
好ましくは、ＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さは０．２５ｎｍまで、特に好ましくは０．２０ｎｍまでとすることができる。ＲＭＳ粗さは、平均領域に対する表面上の測定点の偏差の二乗の平均から計算される（ここで平均領域は平均領域に関する偏差の和が最小になるように表面内に位置する）。特に、ＥＵＶリソグラフィ用の光学素子に対しては、０．１μｍ〜２００μｍの空間波長域における粗さがこれらの光学素子の光学特性への悪影響を避けるために特に重要である。
【０００９】
第２の多層膜系の少なくとも２つの材料は周期的に交互に配置し、第２の多層膜系の１つの周期の全厚に対する第２の多層膜系の１つの周期内の第１の材料の層の厚さの比Ｇを０．８０より大きくするのが有利である。これらの手段によって、第２の多層膜系によって発生される応力が主として第１の材料によって決まり、薄い層が第１の材料の結晶成長を阻止するように作用することが達成される。
【００１０】
好適実施例では、第１の材料はモリブデン、ニッケル及びニッケル合金からなる群から選ばれる。好適なニッケル合金は、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン、ニッケル−シリコン−ホウ素又はニッケル−バナジウムである。これらの材料は通常ＥＵＶ又は軟Ｘ線波長域の波長用に使用されるので、反射多層膜系により生じる膜応力を補償するために特に適している。
【００１１】
他の好適な実施例では、薄い層の材料は、炭化ホウ素、炭素、炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン、クロム及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる。これらの材料は薄い層として塗布するのに特に適している。
【００１２】
好ましくは、少なくとも一つの他の材料の薄い層の厚さは、膜応力への影響をできるだけ小さく維持するために０．８ｎｍ未満である。この厚さは、第１の材料のローカルドーピングといえるような低い値に減少させることができる。
【００１３】
更に、前記目的は、軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成され、前記第２の多層膜系の材料の一つがニッケル又はニッケル合金であり、前記第２の多層膜系の１周期の全厚に対する前記第２の多層膜系の１周期内のニッケル又はニッケル合金層の全厚の比Ｇが少なくとも０．２５である反射光学素子によって、達成される。
【００１４】
ニッケル及びニッケル合金は、ＥＵＶ域の波長に対して最適化される反射多層膜系によって発生される膜応力を補償するのに特に適している。特に、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン、ニッケル−シリコン−ホウ素又はニッケル−バナジウムが好適である。
【００１５】
好適実施例では、第２の多層膜系は、ニッケル又はニッケル合金の層及び第１の多層膜系の作業波長で屈折率の異なる実数部を有する材料の少なくとも２つの層の周期からなる。第１の多層膜系の材料を第２の多層膜系にも使用することによって全体のコーティング方法を簡単化することができる。
【００１６】
他の好適実施例では、第２の多層膜系は、良好な応力補償を達成するために、２つの交互層に配置された２つの材料のうち一つはニッケル合金の層である２つの層の周期と、第３の材料の層とからなる。
【００１７】
良好な応力補償のためには、ニッケル又はニッケル合金の第１の層と他の金属の第２の層の周期で第２の多層膜系を構成するのが有利であることが確かめられた。
【００１８】
有利には、第２の多層膜系の少なくとも一つの他の材料は、モリブデン、シリコン、炭素、窒化シリコン、クロム及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選ばれる。これらの材料は、ＥＵＶ又は軟Ｘ線波長域の波長用に好適な第１の多層膜系の膜応力を補償するためにニッケル又はニッケル合金と組み合わせると特に好適であることが確かめられた。
【００１９】
更に、前記目的は、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用の投影系によって、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶ装置用の照明系によって、少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置用のビーム成形系によって、及び少なくとも一つの上述した反射光学素子を備える特にＥＵＶリソグラフィ装置によって、達成される。有利な実施形態は従属請求項に見られる。
【００２０】
本発明を好適な模範的実施例について以下に詳細にする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＥＵＶリソグラフィ装置の一実施例を概略的に示す。
【図２】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図３】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図４】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図５】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【図６】反射光学素子の様々な実施例の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１はＥＵＶリソグラフィ装置１００を概略的に示す。その重要コンポーネントはビーム成形系１１０、照明系１２０、フォトマスク１３０及び投影系１４０である。
【００２３】
例えば、プラズマ源が、またシンクロトロンでさえも、放射源１１１として機能することができる。５ｎｍ〜１２ｎｍの波長域に対しては、特にＸ線レーザ（Ｘ−ＦＥＬ）も放射源として適切である。放射された放射は最初に集光ミラー１１２で収束される。更に、入射角を変化させて動作波長を取り出すためにモノクロメータ１３が使用される。上述の波長域では、集光ミラー１１２及びモノクロメータ１１３は、作業波長の放射の反射を達成するために作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる多層膜系を有する反射光学素子として通常形成される。集光ミラーは収束又はコリメーティング作用を達成するために通常皿型の反射光学素子である。集光ミラー１１２もモノクロメータ１１３も以下に詳細に説明されるように応力低減型の反射光学素子として形成される。放射源の選択及び集光ミラーの構造に応じてモノクロメータは省略することもできる。
【００２４】
ビーム成形系１１０内で波長及び空間分布に関して処理された動作ビームは照明系１２０に供給される。ＥＵＶリソグラフィ装置１００の変形例では、ビーム成形系１１０は照明系１２０内に組み込むこともできる。図１に示す例では、照明系１２０は２つの応力低減型反射光学素子として設計された２つのミラー１２１，１２２を有する。ミラー１２１，１２２はビームをウェハ１５０に結像すべき構造を有するフォトマスク１３０に方向づける。フォトマスク１３０もＥＵＶ及び何Ｘ線波長域に対して反射光学素子であり、製造プロセスに応じて交換される。投影系１４０はフォトマスク１３０により反射されたビームをウェハ１５０上に投影し、フォトマスクの構造をウェハ上に結像するために使用される。図に示す例では、投影系１４０は２つのミラー１４１，１４２を有し、これらのミラーも本例では応力低減型反射光学素子とすることができる。投影系１４０及び照明系１２０はたった１つのミラー又は３つ、４つ及び５つ以上のミラーを有することもできる。
【００２５】
図１に示す例では、すべてのミラー１２１，１２２，１４１，１４２が、以下に詳細に説明するように、応力低減型反射光学素子である。必要に応じ、フォトマスク１３０も応力低減型反射光学素子とすることができる。たった１つ又は複数の反射光学素子を応力低減型反射光学素子とすることができることに注意されたい。特に投影系において良好な決像特性が重要であるため、応力低減型反射光学素子は投影系１４０内に配置するのが好ましい。
【００２６】
図２〜図６は、特にＥＵＶリソグラフィ装置の、例えば投影系又は照明系のミラーとして、又はフォトマスク、集光ミラー又はモノクロメータとしても使用される、極端紫外線及び軟Ｘ線波長域用の様々な応力低減反射光学素子を例示的に図式的にのみ示している。ここに示されるすべての例では、反射光学素子１は多層膜系４及び基板２を備える。
【００２７】
多層膜系４は本質的に多数の反復積層体又は周期４０からなる。多数の反復の結果として特に作業周波数で十分高い反射をもたらす周期４０の基本層４１,４２は、屈折率の低い実数部を有する材料の所謂吸収層４１及び屈折率の高い実数部を有する材料の所謂スペーサ層４２である。これは本質的には結晶を模造し、吸収層４１が各スペーサ層によって決まる相互間隔を有する結晶内の格子面に相当し、これらの格子面で入射ＥＵＶ又は軟Ｘ線放射の反射が起こる。これらの層の厚さは、反射光学素子の高い反射率を達成するために各吸収層４１で反射される放射が所定の作業周波数で積極的に干渉するように選択される。個別層４１，４２の厚さ並びに反復積層体４０の厚さは多層膜系の全体に亘って一定にすることができ、また達成すべき反射プロフィールに応じて変化させることもできる。特に、多層膜系は所定の波長に対して最適化し、その波長で最大反射率及び／又は反射帯域幅が最適化されてない多層膜系より大きくなるようにすることができる。それぞれの反射光学素子１は例えばＥＵＶリソグラフィにおいてこの所定の周波数に対して使用され、それゆえ、それぞれの反射素子１が最適化されるこの所定の波長は作業波長とも称される。
【００２８】
汚染などの外部妨害から保護する保護層３が図示の例では多層膜系４上に更に塗布され、この層はいくつかの異なる材料層からなるものとすることができる。更に、ここには示されていないが、多層膜系４の熱力学的及び熱的安定性を高める中間層を吸収層及びスペーサ層の間に拡散障壁層として設けることもできる。
【００２９】
図２〜図６に示す反射光学素子のすべての実施例は高反射性の第１の多層膜系４と基板２との間に第２の多層膜系６を含み、この多層膜系６は基板２上の第１の多層膜系４により生じる膜応力をできるだけ補償するように作用する。第２の多層膜系６は、図示の例では、交互層の周期６０として構成される。
【００３０】
明瞭のために、ここで説明する例では極めて少数の周期４０，６０のみが示されている。第１の多層膜系４の周期４０の数はその都度、特に第１の多層膜系４の所望の光学的特性に依存して決定される。第２の多層膜系６の周期６０の数は、特に補償すべき第１の多層膜系４の膜応力に依存して決定される。
【００３１】
図２に示す実施例では、反射光学素子１は複数の周期６０を有し、各周期は２つの材料６１，６２からなる。ここでは、第１の材料の層６１がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されるように、第１の材料の層６１は１ｎｍまでの厚さ、好ましくは０．３ｎｍ〜０．８ｎｍの厚さを有する層６２で遮断される。特に、第１の材料の層６１の厚さは、１周期６０の全厚に対する第１材料の層６１の全厚の比Ｇが０．８０より大きくなるように選択される。図２に示す実施例における層６１の好適な材料は、例えばモリブデン、ニッケル又はニッケル合金である。図２に示す実施例における層６２の好適材料は、例えば炭化ホウ素、炭素、炭化シリコン、シリコン、クロム又はそれらの組み合わせである。
【００３２】
例えば、第１の多層膜系がスペーサ層４２としてのシリコン層と吸収層４１としてのモリブデン層の交互層で構成され、例えば１２ｎｍ〜１４ｎｍにおける高い反射率に適するように、４ｎｍのシリコン、拡散障壁層としての０．５ｎｍの炭素及び２．４ｎｍのモリブデンからなる周期を５０回含む構造である場合には、その膜応力は、例えば等に次の第２の多層膜系６０によって補償することができる。
【００３３】
第２の多層膜系６の第１の材料としてモリブデンを主成分とする第１の例では、周期６０は２．１ｎｍのモリブデン層と０．５ｎｍの炭化ホウ素層を含み、この場合には１９０の周期が必要とされる。
【００３４】
第２の多層膜系６の第１の材料としてモリブデンを主成分とする第２の例では、周期６０は２．１ｎｍのモリブデン層と０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には１７０の周期が必要とされる。
【００３５】
炭化ホウ素及び炭素に加えて、例えばシリコン、クロム、炭化シリコン及び窒化シリコンも、モリブデン層がアモルファス状態で存在するような間隔で２つのモリブデン層間に停止層として配置される層の材料として適している。モリブデン層の代わりにニッケル層又はニッケル合金の層を設けることもできる。
【００３６】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル−バナジウムを主成分とする他の例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層と０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には８５の周期が必要とされる。この例の変形例として、ニッケル−バナジウムの代わりにニッケル−シリコン−ホウ素を、炭素の代わりにクロムを設けることもできる。
【００３７】
炭素の代わりに、例えばシリコン、クロム、窒化シリコン、炭化シリコン又は炭化ホウ素の薄い層を、ニッケル又はニッケル合金、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン、ニッケル−シリコン−ホウ素又はニッケル−バナジウムを主成分とする厚い層の間に、これらの厚い層がアモルファス状態で存在するような間隔で配置することもできる。特に、ニッケル−バナジウムは、３．５ｎｍ以上の層でもアモルファス状態で存在し得る利点を有する。第１の多層膜系の膜応力は、例えば周期６０が３．５ｎｍ〜１０ｎｍの厚さのニッケル−バナジウム層と０．５ｎｍ〜２ｎｍの厚さの炭化ホウ素又は炭化シリコン層を含む第２の多層膜系６によって補償することもでき、この場合には炭化ホウ素層に対して１００〜３５０周期が必要とされ、炭化シリコン層に対して１００〜３００周期が必要とされる。他のニッケル合金又はニッケルももっと大きな層厚においてアモルファス状態で存在し得る。
【００３８】
停止層として機能する層６２の厚さももっと薄くすることができることに留意されたい。しかしながら、コーティングプロセス中に層厚を制御するために、厚さが少なくとも０．３ｎｍ〜０．４ｎｍである場合には、作業波長域内の反射放射を用いることによって実際の層厚を良い精度で決定することができるようにするのが有利である。上述の例においても、以下の例においても、層６１のために、ニッケル−バナジウムの代わりに他のニッケル又はニッケル合金、特にニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン又はニッケル−シリコン−ホウ素を使用することができる。
【００３９】
反射光学素子１の図３に示す実施例では、層６１の材料はニッケル又はニッケル合金であり、その厚さは周期６０の厚さに対するその厚さの比Ｇが０．２５〜０．７になるように選択される。
【００４０】
第１の多層膜系４の上述の例を基礎とする場合、その膜応力は、例えば特に以下の第２の多層膜系６によって補償することができる。
【００４１】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル−バナジウムを基礎とする第１の例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層と２．７ｎｍのシリコン層を含み、この場合には４８周期が必要とされる。
【００４２】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル−バナジウムを基礎とする第２の例では、周期６０は０．５ｎｍ〜４ｎｍのニッケル−バナジウム層と０．５ｎｍ〜４ｎｍのモリブデン層を含み、この場合には４０〜８０周期が必要とされる。層厚は比Ｇが０．６〜０．６７になるように選択される。
【００４３】
これらの２つの例の変更例として、第２の多層膜系６のために特に好適な材料の組み合わせはニッケル−シリコン層とモリブデン層、ニッケル−ホウ素層とモリブデン層、ニッケル−モリブデン層とシリコン層又はニッケル−シリコン−ホウ素層とクロム層含む複数の周期である。
【００４４】
図３に示す実施例の変更例が図４に示されている。ここでは、第２の多層膜系６において、中間層６３が第２の多層膜系６のすべての層６１，６２の間に配置される。他の実施例では、これらの中間層はもっぱら吸収層からスペーサ層への界面又はスペーサ層から吸収層への界面に配置することができる。中間層６３は、反射光学素子１が軟Ｘ線又はＥＵＶ放射で照射される動作時に周期６０の圧縮を制限するので、投影系より熱負荷が高いＥＵＶリソグラフィ装置のビーム形成系又は照明系のミラーに対して特に有益である。中間層６３は拡散障壁として層６１，６２の過剰な混合も阻止し得る。全体として、中間層６３は多層膜系内の実際の層厚の良好な制御を可能にする。中間層６３は別のコーティングステップで塗布することができる。適切なイオンによるイオンビームを用いる場合には、中間層は、例えば研磨プロセス中に吸収層又はスペーサ層の後処理と同時に挿入することもできる。
【００４５】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル又はニッケル合金を主成分とする多くの例のうちの一つの例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層、２．１ｎｍのシリコン層及び中間層としての０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には上述の多層膜系４の膜応力を補償するために６５の周期が必要とされる。
【００４６】
図５は反射光学素子１の他の模範的な実施例を示す。ここに示す例では、周期６０はニッケル又はニッケル合金の層６１及び第１の多層膜系４の作業波長で屈折率の異なる実数部を有する材料の少なくとも２つの層６４，６５からなる。ここに示す例では、層６４は吸収層４１の材料からなり、層６５はスペーサ層４２の材料からなる。更に、中間層６３は層６１とそう６４又は６５との間に配置される。
【００４７】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル又はニッケル合金を主成分とする多くの例のうちの一つの例では、周期６０は２．７ｎｍのニッケル−バナジウム層、０．５ｎｍの炭素層、２．１ｎｍのモリブデン層、０．５ｎｍ〜４ｎｍのシリコン層及び０．５ｎｍの炭素層を含み、この場合には上述の多層膜系４の膜応力を補償するために、シリコン層の厚さに応じて８０〜１１０の周期が必要とされる。変形例では、特に炭素を窒化シリコンと置き換えることもできる。
【００４８】
図６は反射光学素子１の他の模範的な実施例を示す。ここに示す例では、第２の多層膜系６の周期６０はニッケル又はニッケル合金層６１及び異なる材料の層６７の周期６８と第３の材料の層６６とからなる。
【００４９】
第２の多層膜系６の第１の材料としてニッケル又はニッケル合金を主成分とする多くの例のうちの一つの例では、周期６０は０．５ｎｍのニッケル−バナジウム層及び０．５ｎｍのシリコン層からなる５つの周期６８と２．１ｎｍのモリブデン層を含み、この例では上述の多層膜系４の膜応力を補償するために１９０の周期が必要とされる。
【００５０】
ここに示す例では、特に、モリブデン含有層及びニッケル含有層従来のマグネトロンスパッタリングによって塗布した。２．１ｎｍのモリブデン層及び２．７ｎｍ以上のニッケル−バナジウム層はアモルファス状態で存在した。僅かに厚い層厚も依然として十分にアモルファスな層をもたらし、選択可能である。
【００５１】
上述の例では、ニッケル−バナジウムの代わりに、ニッケル又は他のニッケル合金、例えばニッケル−シリコン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−モリブデン又はニッケル−シリコン−ホウ素を使用することができることに注意されたい。これらのニッケル化合物も厚めの層厚にてアモルファス状態で存在する。
【００５２】
所望の反射光学素子、特に第１の反射多層膜系４の各膜応力に応じて、第２の応力補償用多層膜系の材料及び層厚を最良の応力補償が得られるように変化させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 反射光学素子
２ 基板
３ 保護層
４ 第１の多層膜系
４０ 周期
４１ 吸収層
４２ スペーサ層
６ 第２の多層膜系
６０ 周期
６１−６７ 第２の多層膜系の層
１００ ＥＵＶリソグラフィ装置
１１０ ビーム成形系
１１１ 放射源
１１２ 集光ミラー
１１３ モノクロメータ
１２０ 照明系
１２１，１２２ ミラー
１３０ フォトマスク
１４０ 投影系
１４１，１４２ ミラー
１５０ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成され、前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料の第１の材料（６１）が、前記第２の多層膜系（６）の少なくとも１つの他の材料（６２）の１ｎｍまでの厚さの層によって、前記第１の材料（６１）がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されている、ことを特徴とする反射光学素子。
【請求項２】
前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料（６１，６２）は周期的に交互に配置され、前記第２の多層膜系（６）の１つの周期（６０）の全厚に対する前記第２の多層膜系の１つの周期内の第１の材料の層（６１）の全厚の比（Ｇ）が０．８０より大きい、請求項１記載の反射光学素子。
【請求項３】
前記第１の材料（６１）は、モリブデン、ニッケル及びニッケル合金からなる群から選ばれる、請求項１又は２記載の反射光学素子。
【請求項４】
前記少なくとも一つの他の材料の層（６２）は、炭化ホウ素、炭素、炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１−３のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項５】
前記少なくとも一つの他の材料の層（６２）の厚さは０．８ｎｍ未満である、請求項１−４のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項６】
軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼし、前記第２の多層膜系の材料の一つがニッケル又はニッケル合金であり、前記第２の多層膜系の１つの周期の全厚に対する前記第２の多層膜系の１つの周期内のニッケル又はニッケル合金層の全厚の比（Ｇ）が少なくとも０．２５である、反射光学素子。
【請求項７】
前記第２の多層膜系は、ニッケル又はニッケル合金の層（６１）と前記第１の多層膜系（４）の作業波長で屈折率の異なる実数部を有する材料の少なくとも２つの層（６４，６５）の周期からなる、請求項６記載の反射光学素子。
【請求項８】
前記第２の多層膜系（６）は、交互層（６１，６７）に配置された２つの材料のうち一つはニッケル合金である２つの層の周期（６８）と第３の材料の層（６８）とからなる、請求項６記載の反射光学素子。
【請求項９】
前記第２の多層膜系は、ニッケル又はニッケル合金の第１の層（６１）と他の金属の第２の層（６２）の周期（６０）からなる、請求項６記載の反射光学素子。
【請求項１０】
前記第２の多層膜系の前記少なくとも一つの他の材料（６２，６４，６５，６６）は、モリブデン、シリコン、炭素、窒化シリコン及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選ばれる、請求項６−９のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項１１】
請求項１−１０のいずれかに記載の少なくとも一つの反射光学素子（１２１，１２２）を備える、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の投影系（１２０）。
【請求項１２】
請求項１−１０のいずれかに記載の少なくとも一つの反射光学素子（１４１，１４２）を備える、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の照明系（１４０）。
【請求項１３】
請求項１−１０のいずれかに記載の少なくとも一つの反射光学素子（１１２，１１３，１２１，１２２，１４１，１４２）を備える、特にＥＵＶリソグラフィ装置。
【請求項１】
軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼすように構成され、前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料の第１の材料（６１）が、前記第２の多層膜系（６）の少なくとも１つの他の材料（６２）の１ｎｍまでの厚さの層によって、前記第１の材料（６１）がアモルファス状態で存在するような間隔で遮断されている、ことを特徴とする反射光学素子。
【請求項２】
前記第２の多層膜系（６）の前記少なくとも２つの材料（６１，６２）は周期的に交互に配置され、前記第２の多層膜系（６）の１つの周期（６０）の全厚に対する前記第２の多層膜系の１つの周期内の第１の材料の層（６１）の全厚の比（Ｇ）が０．８０より大きい、請求項１記載の反射光学素子。
【請求項３】
前記第１の材料（６１）は、モリブデン、ニッケル及びニッケル合金からなる群から選ばれる、請求項１又は２記載の反射光学素子。
【請求項４】
前記少なくとも一つの他の材料の層（６２）は、炭化ホウ素、炭素、炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１−３のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項５】
前記少なくとも一つの他の材料の層（６２）の厚さは０．８ｎｍ未満である、請求項１−４のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項６】
軟Ｘ線及び極端紫外線波長域内の作業波長用で、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の反射光学素子であって、基板上に前記作業波長で屈折率の異なる実数部を有する少なくとも２つの交互材料からなる第１の多層膜系を備え、該第１の多層膜系が前記基板に層応力を及ぼし、前記基板上に周期的に交互の少なくとも２つの材料からなる第２の多層膜系を備え、該第２の多層膜系が前記第１の多層膜系と前記基板との間に配置され、前記基板に反対方向の層応力を及ぼし、前記第２の多層膜系の材料の一つがニッケル又はニッケル合金であり、前記第２の多層膜系の１つの周期の全厚に対する前記第２の多層膜系の１つの周期内のニッケル又はニッケル合金層の全厚の比（Ｇ）が少なくとも０．２５である、反射光学素子。
【請求項７】
前記第２の多層膜系は、ニッケル又はニッケル合金の層（６１）と前記第１の多層膜系（４）の作業波長で屈折率の異なる実数部を有する材料の少なくとも２つの層（６４，６５）の周期からなる、請求項６記載の反射光学素子。
【請求項８】
前記第２の多層膜系（６）は、交互層（６１，６７）に配置された２つの材料のうち一つはニッケル合金である２つの層の周期（６８）と第３の材料の層（６８）とからなる、請求項６記載の反射光学素子。
【請求項９】
前記第２の多層膜系は、ニッケル又はニッケル合金の第１の層（６１）と他の金属の第２の層（６２）の周期（６０）からなる、請求項６記載の反射光学素子。
【請求項１０】
前記第２の多層膜系の前記少なくとも一つの他の材料（６２，６４，６５，６６）は、モリブデン、シリコン、炭素、窒化シリコン及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選ばれる、請求項６−９のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項１１】
請求項１−１０のいずれかに記載の少なくとも一つの反射光学素子（１２１，１２２）を備える、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の投影系（１２０）。
【請求項１２】
請求項１−１０のいずれかに記載の少なくとも一つの反射光学素子（１４１，１４２）を備える、特にＥＵＶリソグラフィ装置用の照明系（１４０）。
【請求項１３】
請求項１−１０のいずれかに記載の少なくとも一つの反射光学素子（１１２，１１３，１２１，１２２，１４１，１４２）を備える、特にＥＵＶリソグラフィ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５１３９６１（Ｐ２０１３−５１３９６１Ａ）
【公表日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３６６９（Ｐ２０１２−５４３６６９）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９５５３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７３１５７
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー (435)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９５５３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７３１５７
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー (435)
【Ｆターム（参考）】
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